Площадь двумерного выпуклого корпуса

11

Вам дан массив / список / вектор пар целых чисел, представляющих декартовы координаты точек на 2D евклидовой плоскости; все координаты находятся между и , допускаются дубликаты. Найти площадь выпуклой оболочки этих точек, округленную до ближайшего целого числа; точная средняя точка должна быть округлена до ближайшего четного целого числа. Вы можете использовать числа с плавающей точкой в ​​промежуточных вычислениях, но только если вы можете гарантировать, что конечный результат всегда будет правильным. Это , поэтому выигрывает самая короткая правильная программа.(x,y)104104

Выпуклая оболочка множества точек есть наименьшее выпуклое множество, содержащее . На евклидовой плоскости для любой отдельной точки это сама точка; для двух различных точек - это линия, содержащая их, для трех неколлинеарных точек - это треугольник, который они образуют, и так далее.PP(x,y)

Хорошее визуальное объяснение того, что такое выпуклая оболочка, лучше всего описать как представить все точки в виде гвоздей на деревянной доске, а затем растянуть вокруг них резиновую полосу, чтобы охватить все точки:
введите описание изображения здесь

Некоторые тестовые случаи:

Input: [[50, -13]]
Result: 0

Input: [[-25, -26], [34, -27]]
Result: 0

Input: [[-6, -14], [-48, -45], [21, 25]]
Result: 400

Input: [[4, 30], [5, 37], [-18, 49], [-9, -2]]
Result: 562

Input: [[0, 16], [24, 18], [-43, 36], [39, -29], [3, -38]]
Result: 2978

Input: [[19, -19], [15, 5], [-16, -41], [6, -25], [-42, 1], [12, 19]]
Result: 2118

Input: [[-23, 13], [-13, 13], [-6, -7], [22, 41], [-26, 50], [12, -12], [-23, -7]]
Result: 2307

Input: [[31, -19], [-41, -41], [25, 34], [29, -1], [42, -42], [-34, 32], [19, 33], [40, 39]]
Result: 6037

Input: [[47, 1], [-22, 24], [36, 38], [-17, 4], [41, -3], [-13, 15], [-36, -40], [-13, 35], [-25, 22]]
Result: 3908

Input: [[29, -19], [18, 9], [30, -46], [15, 20], [24, -4], [5, 19], [-44, 4], [-20, -8], [-16, 34], [17, -36]]
Result: 2905
Владимир Решетников
источник
2
У вас есть какие-нибудь тесты?
Maltysen
17
Не считая пробелов в коде гольф является плохой идеей, это приводит к представлениям с массивными строками пробелов плюс общий код для преобразования строки в код и ее выполнения.
xnor
4
точная средняя точка должна быть округлена до ближайшего четного целого числа : просто интересно, какова причина этого?
Arnauld
4
@nwellnhof Правда. Но применение этого правила - раздражение для языков, которые так не делают (и я думаю, что Python 2 тоже не округляется). Я не думаю, что мы все равно должны округляться. Треугольник [[0, 0], [1, 1], [0, 1]]действительно должен давать а не . 01/20
Arnauld
6
Обычно проблемы являются самостоятельными, но это не так. Не могли бы вы объяснить, что такое выпуклая оболочка и как ее вычислить? Или указать какой-нибудь справочный онлайн-ресурс?
Оливье Грегуар

Ответы:

9

SQL Server 2012+, 84 байта

SELECT Round(Geometry::ConvexHullAggregate(Geometry::Point(x,y,0)).STArea(),0)FROM A

Использует геометрические функции и агрегаты в SQL Server. Координаты из таблицы Aс колонками xи y.

MickyT
источник
9

Java 10, 405 ... больше не подходит; см. историю изменений .. 317 316 байт

P->{int n=P.length,l=0,i=0,p,q,t[],h[][]=P.clone(),s=0;for(;++i<n;)l=P[i][0]<P[l][0]?i:l;p=l;do for(h[s++]=P[p],q=-~p%n,i=-1;++i<n;q=(t[1]-P[p][1])*(P[q][0]-t[0])<(t[0]-P[p][0])*(P[q][1]-t[1])?i:q)t=P[i];while((p=q)!=l);for(p=i=0;i<s;p-=(t[0]+h[++i%s][0])*(t[1]-h[i%s][1]))t=h[i];return Math.round(.5*p/~(p%=2))*~p;}

-52 байта благодаря @ OlivierGrégoire
-3 байта благодаря @PeterTaylor
-7 байтов благодаря @ceilingcat

Попробуйте онлайн.

Или 299 байт без округления .. .

Объяснение:

Есть три шага:

  1. Рассчитайте точки для выпуклой оболочки на основе входных координат (используя алгоритм Джарвиса / обтекание )
  2. Рассчитайте площадь этой выпуклой оболочки
  3. Банкирское округление ..

Чтобы вычислить координаты, которые являются частью выпуклой оболочки, мы используем следующий подход:

Установите точки и в крайнюю левую координату. Затем вычислите следующую точку в повороте против часовой стрелки; и продолжайте делать это, пока мы не достигнем начальной точки . Вот визуал для этого:lppl

введите описание изображения здесь

Что касается кода:

P->{                      // Method with 2D integer array as parameter & long return-type
  int n=P.length,         //  Integer `n`, the amount of points in the input
      l=0,                //  Integer `l`, to calculate the left-most point
      i=0,                //  Index-integer `i`
      p,                  //  Integer `p`, which will be every next counterclockwise point
      q,                  //  Temp integer `q`
      t[],                //  Temp integer-array/point
      h[][]=P.clone(),    //  Initialize an array of points `h` for the Convex Hull
      s=0;                //  And a size-integer for this Convex Hull array, starting at 0
  for(;++i<n;)            //  Loop `i` in the range [1, `n`):
    l=                    //   Change `l` to:
      P[i][0]<P[l][0]?    //   If i.x is smaller than l.x:
       i                  //    Replace `l` with the current `i`
      :l;                 //   Else: leave `l` unchanged
  p=l;                    //  Now set `p` to this left-most coordinate `l`
  do                      //  Do:
    for(h[s++]=P[p],      //   Add the `p`'th point to the 2D-array `h`
        q=-~p%n,          //   Set `q` to `(p+1)` modulo-`n`
        i=-1;++i<n;       //    Loop `i` in the range [0, `n`):
        ;q=               //      After every iteration: change `q` to:
                          //       We calculate: (i.y-p.y)*(q.x-i.x)-(i.x-p.x)*(q.y-i.y), 
                          //       which results in 0 if the three points are collinear;
                          //       a positive value if they are clockwise;
                          //       or a negative value if they are counterclockwise
           (t[1]-P[p][1])*(P[q][0]-t[0])<(t[0]-P[p][0])*(P[q][1]-t[1])?
                          //       So if the three points are counterclockwise:
            i             //        Replace `q` with `i`
           :q)            //       Else: leave `q` unchanged
      t=P[i];             //     Set `t` to the `i`'th Point (to save bytes)
  while((p=q)             //  And after every while-iteration: replace `p` with `q`
             !=l);        //  Continue the do-while as long as `p` is not back at the
                          //  left-most point `l` yet
  // Now step 1 is complete, and we have our Convex Hull points in the List `h`

  for(p=i=0;              //  Set `p` (the area) to 0
      i<s                 //  Loop `i` in the range [0, `s`):
      ;p-=                //    After every iteration: Decrease the area `p` by:
        (t[0]+h[++i%s][0])//     i.x+(i+1).x
        *(t[1]-h[i%s][1]))//     Multiplied by i.y-(i+1).y
    t=h[i];               //   Set `t` to the `i`'th point (to save bytes)
 return Math.round(.5*p/~(p%=2))*~p;}
                          //  And return `p/2` rounded to integer with half-even
Кевин Круйссен
источник
1
Давайте продолжим эту дискуссию в чате .
Кевин Круйссен
6

JavaScript (ES6),  191  189 байт

Реализует марш Джарвиса (он же алгоритм упаковки подарков).

P=>(r=(g=p=>([X,Y]=P[p],Y*h-X*v)+(P.map(([x,y],i)=>q=(y-Y)*(P[q][0]-x)<(x-X)*(P[q][1]-y)?i:q,q=P[++p]?p:0,h=X,v=Y)|q?g(q):V*h-H*v))(v=h=0,([[H,V]]=P.sort(([x],[X])=>x-X)))/2)+(r%1&&r&1)/2|0

Попробуйте онлайн!

Или 170 байтов без громоздкой схемы округления.

Arnauld
источник
Округление было просто красной сельдью, потому что удвоенная площадь всегда является целым числом.
Владимир Решетников
4
@VladimirReshetnikov Из любопытства: если вы знали, что округление - это красная сельдь, то зачем добавлять его, чтобы отвлечь внимание от хорошей задачи? .. Не во всех языках есть встроенное в Банкире округление, даже не такие известные языки, как JS и Java. Мне вообще нравится задание, и мне нравилось писать мой ответ на Java, но округление и отсутствие объяснения того, что такое выпуклая оболочка, чтобы сделать самодостаточный вызов, воздерживало меня от голосования, tbh .. PS: Извините, @Arnauld, чтобы сделать это как комментируйте в своем ответе ..
Кевин Круйссен
4

R , 85 81 78 байт

function(i,h=chull(i),j=c(h,h[1]))round((i[h,1]+i[j[-1],1])%*%diff(-i[j,2])/2)

Попробуйте онлайн!

Принимает входные данные в виде матрицы из 2 столбцов - сначала для x, затем для y. На roundсамом деле R's использует метод округления банкира, поэтому нам здесь очень повезло.

Код использует встроенную функцию, чтобы определить, какие точки образуют выпуклый корпус, а затем применяет стандартную формулу чтобы получить площадь поверхности многоугольника.i(xi1+x)(yi1yi)/2

Спасибо Джузеппе за -3 байта.

Кирилл Л.
источник
3

[Пакет R + sp], 55 байт

function(x)round(sp::Polygon(x[chull(x),,drop=F])@area)

Попробуйте это в RDRR

Функция, которая принимает матрицу тревог 2 и возвращает округленную площадь. Это использует spпакет. drop=FНужно обрабатывать случай один координатного. RDRR используется для демонстрации, так как TIO не хватает spпакета.

Ник Кеннеди
источник